مجله مهندسی مکانیک
پیاپی 108 (امرداد و شهریور 1395)

امروزه با افزایش جمعیت، پیشرفت دانش و فناوری و در نتیجه بالارفتن نیاز به انرژی، استفاده از انرژی های نو و تجدیدپذیر از جمله مهمترین مسائل پیش رو محسوب می شود. از جمله این انرژی ها، انرژی اکوستیکی است. با توجه به تحقیقات صورت گرفته می توان دریافت که بررسی این امر به صورت تفکیک شده کمک شایانی به این طرح خواهد کرد. در این مقاله سعی شده است مروری جامع و کامل بر مبحث انرژی اکوستیکی ارائه شود. امکان استفاده از انرژی اکوستیکی ناشی از منابع آلودگی صوتی مانند موتورتوربوفن و هواپیما به منظور استفاده در ریزپردازشگرهای کم قدرت نظیر سمعک مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. پس از شرح مکانیکی برداشت کننده اکوستیکی، به بررسی ساختار رزوناتورها، ترانسدیوسرها و انواع آنها پرداخته می شود. در پایان، به جهت کاربردی نمودن مباحث، نمونه آزمایش های صورت گرفته بیان و دلیل به حاشیه رفتن این طرح بحث خواهد شد.

افزایش روزافزون مصرف انرژی و محدودیت های سوخت فسیلی، بشر امروز را بر آن داشته تا به فکر منابع انرژی دیگری باشد. انرژی های تجدیدپذیر از جمله مناسب ترین و کارآمدترین منابع جایگزین برای سوخت های فسیلی هستند و طی سالیان اخیر به شدت مورد توجه صنعتگران و پژوهشگران قرار گرفته اند. انرژی باد به عنوان یکی از منابع انرژی تجدیدپذیر از سال ها دور مورد توجه بشر بوده است. در سال های اخیر، استفاده از توربین های بادی با محور عمودی و افقی مورد توجه بسیاری از کشورها قرار گرفته است. اما استفاده از آنها همواره مشکلات فراوانی درپی داشته است که از جمله مهمترین آنها می توان به نیاز به پره های بزرگ بر روی برج های غول پیکر در صورت نیاز به تولید توان بالا و هزینه بالای راه اندازی آنها اشاره کرد. هدف از ارائه این مقاله معرفی توربین های بادی نوین در دو بخش پره دار و بدون پره است. برای این منظور، با معرفی اجزای تشکیل دهنده هر کدام از توربین ها، نحوه عملکرد آنها مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه توربین های بادی معرفی شده و توربین های بادی مرسوم از دیگر مواردی است که در این مقاله مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است.

ایران با داشتن 5/15 درصد از ذخایر گازی جهان، بعد از روسیه با 3/26 درصد، در رتبه دوم جهان از نظر ذخایر گازی قرار دارد و می توان گفت دومین صادرکننده گاز است. مصرف گاز در داخل کشور نیز زیاد بوده نرخ متوسط مصرف سالانه آن در 15 سال گذشته حدود 12 درصد بوده است. با توجه به شرایط اقلیمی کشور، گاز مسیری طولانی را طی می کند تا آماده مصرف شود و با توجه به دبی بالای آن، افزایش بازده در هر مرحله می تواند صرفه جویی زیادی را درپی داشته باشد. در ایستگاه های تقلیل فشار گاز، کاهش فشار سبب کاهش دما می شود که این امر جداشدن هیدرات های سنگین تر و حتی یخ زدگی در لوله ها را درپی دارد. به منظور جلوگیری از این پدیده، قبل از رگلاتور هیتر قرار داده می شود که عموما بازده این هیتر به علت تلفات حرارت بالای دودکش، پایین است. در این مقاله، ضمن معرفی انواع هیترهای ایستگاه تقلیل فشار به بررسی روش های متنوع افزایش بازده هیترها پرداخته و این روش ها مقایسه می شود. نتایج حاصل نشان می دهد که استفاده از ریکوپراتور باعث می شود در ایستگاه تقلیل فشاری مانند ایستگاه هسا در اصفهان، دمای هوا 60 درجه پیش گرم شده و این افزایش دما سبب صرفه جویی مصرف سوخت در حدود 10 درصد می شود.

امروزه تحلیل تجربی تنش مورد توجه بسیاری از پژوهشگران رشته های فنی و مهندسی، به ویژه مهندسی مکانیک قرار گرفته است. به دلیل وجود ساده نگری در خواص مواد، هندسه و بارگذاری در تحلیل های نظری و از طرف دیگر پیچیدگی هندسه قطعات و شرایط بارگذاری واقعی، نیاز به داشتن اطلاعات صحیح تر از توزیع تنش در قطعات بارگذاری همواره وجود دارد. طی دو دهه گذشته، پیشرفت های چشمگیری در دنیای رایانه و انفورماتیک صورت پذیرفته و این فناوری به صورت پردازش تصاویر دیجیتال به دیگر حوزه های علمی همچون پزشکی، نقشه برداری، بازرسی صنعتی و تحلیل تجربی تنش وارد شده است. در این مقاله به معرفی کاربرد پردازش تصاویر دیجیتال در تحلیل تجربی تنش به عنوان یک روش اپتیکی و غیرتماسی پرداخته شده است و الگوریتم پرکاربرد آنالیز همبستگی تصاویر دیجیتال معرفی می شود. با استفاده از تصویرپردازی و آنالیز داده های دیجیتال می توان میدان جابه جایی روی یک قطعه صنعتی را به دست آورد و با استفاده از میدان جابه جایی به میدان کرنش در قطعه رسید و با استفاده از روابط الاستیسیته، میدان توزیع تنش در قطعات را به دست آورد.

استانداردهای موجود در طراحی سیستم تهویه، حد مجاز آلاینده ها و میزان هوای تهویه در پارکینگ های بسته را ارائه می کنند. علاوه بر دمش هوای تهویه باید بهبودهایی هم در هندسه و نوع چیدمان دریچه های ورودی هوا و خروجی آلاینده ایجاد کرد تا بهترین شرایط کیفیت هوای داخلی در پارکینگ های بسته ایجاد شود. بدین منظور، در این مقاله نخست انواع پارکینگ ها و الزامات مورد نیاز آن جهت تهویه معرفی و روش محاسبه میزان هوای لازم تهویه بیان شده است. در ادامه، انواع الگوهای جریان هوا در پارکینگ های بسته و بهترین الگوی جریان معرفی شده است. بهترین الگوی جریان در پارکینگ های بسته در صورتی اتفاق می افتد که دریچه های تامین هوا و خروجی آلاینده در دورترین فاصله از هم قرار داشته باشند و جریان پیستونی در پارکینگ ایجاد شود. تولید این الگوی جریان به بهبودهای هندسی در پارکینگ نیاز دارد و با استفاده از تغییرات لازم در موقعیت دریچه های ورودی هوا و دریچه های خروجی آلودگی می توان این الگوی جریان را ایجاد نمود.

در این مقاله اثر عملیات پیرسازی دومرحله ای بر خواص مکانیکی (استحکام کششی، استحکام تسلیم، درصد ازدیاد طول نسبی و سختی) بررسی و نتایج حاصل از پیرسازی دومرحله ای با نتایج حاصل از پیرسازی مصنوعی یک مرحله ای و پیرسازی طبیعی در زمان ها و دماهای مختلف مقایسه شده است. پس از انجام عملیات انحلال در دمای 520 درجه سانتی گراد به مدت دو ساعت و تندسرمایش آلیاژ آلومینیم 2024 در دمای محیط، عملیات پیرسازی طبیعی و مصنوعی یک و دومرحله ای انجام و خواص مکانیکی و سختی در زمان های مختلف پیرسازی اندازه گیری می شود. نتایج نشان می دهد که با افزایش زمان پیرسازی، سختی و استحکام افزایش و درصد ازدیاد طول نسبی کاهش می یابد. البته میزان افزایش سختی و استحکام در نمونه هایی که در دو مرحله پیرسخت شده اند بیش از نمونه هایی است که در یک مرحله پیرسخت شده اند. همچنین در اثر اعمال درصد معینی کارسرد، قبل از عملیات پیرسازی، سختی از مقادیر بیشتری نسبت به نمونه بدون اعمال کارسرد برخوردار می باشد.

از جمله مهمترین اجزای هر وسیله نقلیه ریلی، مجموعه چرخ و محور است که وظیفه انتقال تمامی نیروها از بدنه به ریل و هدایت آن را برعهده دارد. تماس چرخ و ریل در سطح غلتشی چرخ صورت می گیرد و ایجاد هرگونه عیب در این بخش می تواند علاوه بر افزایش ارتعاشات بدنه و کاهش راحتی سرنشینان، افزایش نیروهای وارده به سایر اجزا و کاهش عمر آنها را درپی داشته باشد. عدم شناسایی به موقع و صحیح عیب در این ناحیه سبب رشد آن و در نتیجه وقوع حوادث خواهد شد. این در حالی است که با شناسایی صحیح و به موقع، می توان برای رفع آن اقدام نمود و از بروز حوادث بعدی پیش گیری کرد. لازمه تشخیص و رفع عیب، توانایی شناسایی صحیح نوع و علل ایجاد آن است. در این مقاله به مطالعه انواع عیوب ایجادشده در سطح غلتشی و چگونگی شناسایی نوع عیب با توجه به شکل ظاهری آن پرداخته شده است. این اطلاعات از منابع معتبر علمی، تجربی و نیز مشاهدات صورت گرفته در راه آهن جمهوری اسلامی ایران گردآوری شده است و می تواند در شناسایی به موقع عیوب و جلوگیری از بروز حوادث بعدی بسیار مفید باشد.

در این مقاله به امکان سنجی استفاده از آبگرمکن بیوگازسوز برای گرم کردن یک کویل داخلی در ساختمان یک رآکتور ترکیبی بیوگاز به منظور افزایش تولید بیوگاز پرداخته شده است. در طراحی رآکتور ترکیبی از سه تجهیز استفاده شده است. از همزن مکانیکی برای همگن کردن خوراک برای افزایش بازده، از سرپوش گازی برای جمع آوری بیوگاز مخزن خروجی و از کویل داخلی برای گرم کردن محتویات داخل رآکتور برای افزایش تولید استفاده شده است. ظرفیت کلی رآکتور که همان میزان بارگیری اولیه می باشد، 12 تن پهن تازه گاو و آب می باشد که با نسبت 1 به 1 ترکیب شده اند، و از آن پس روزانه 80 کیلوگرم می باشد. براساس محاسبات نرم افزاری میزان گاز تولیدی در حالت متعارف و بدون تجهیز برابر 1023 لیتر در روز است. با به کار بردن همزن، سرپوش و کویل به ترتیب 40، 20 و 110 درصد افزایش تولید نسبت به مدل ساده را داراست. نتایج علمی نشان می دهد که بیوگاز تولیدشده کمتر از مقدار مورد نیاز برای مصرف است و مقدار 123 لیتر کسری در هر روز را نشان می دهد. بنابراین استفاده از کویل با گرمکن بیوگازسوز در منطقه آب وهوایی مورد مطالعه (شهرستان خوی) مقرون به صرفه نیست.

امروزه با وجود محدودیت شدید در منابع انرژی، نیاز به انرژی در حال افزایش است. در این مقاله با استفاده از روش های عددی و بررسی ضریب جذب رنگ های مختلف دیواره خارجی یک ساختمان واقع در شهر مشهد، مناسب ترین رنگ جداره بیرونی ساختمان جهت کاهش مصرف انرژی در تمام فصول سال انتخاب شده است. ساختمان مورد بررسی توسط نرم افزار گمبیت به صورت سه بعدی مدلسازی و شبکه بندی شده است. شبیه سازی انرژی تابشی خورشید به ساختمان، که محور اصلی این پژوهش است، توسط نرم افزار فلوئنت و با توجه به موقعیت مکانی قرارگیری ساختمان و در یک جریان آشفته انجام شده است. نتایج پژوهش نشان می دهد که با انتخاب مناسب ترین رنگ، در کل طول سال با کاهش دما به میزان 5/1 درجه سانتی گراد در فصل گرم و افزایش دمای حدود یک درجه سانتی گراد در فصل سرد به میزان قابل توجهی انرژی برق و گاز مصرفی را کاهش خواهد داد. در پایان، با بررسی ضریب جذب رنگ های گوناگون، براساس نتایج پژوهش رنگ طوسی به عنوان مناسب ترین رنگ در جهت کاهش مصرف انرژی ساختمان انتخاب شده است.

در این مقاله نتایج پژوهشی مربوط به طراحی، ساخت و تست یک سیستم خنک کننده هوای نوین مخصوص خنک کردن اتاق خودرو ارائه شده است. این سیستم خنک کننده براساس خنک کنندگی ترموالکتریکی مواد با اثر پلتیر طراحی و ساخته شده است. سیستم ساخته شده نیاز به کمپرسور ندارد و بدون نیاز به سیال مبرد، خنک کنندگی داخل اتاق خودرو را انجام می دهد؛ بنابراین علاوه بر جلوگیری از انتشار مبردهای آلاینده در محیط زیست، مصرف انرژی را کاهش می دهد. همچنین در این سیستم به دلیل عدم نیاز مستقیم به توان موتور، با تامین انرژی مورد نیاز از باطری خودرو، پیک توان مصرفی خودرو در هنگام روشن بودن کولر به مقدار زیادی کاهش می یابد. نتایج این مقاله نشان می دهد که با کمک خنک کننده ترموالکتریک می توان توان مصرفی مجموعه خنک کننده خودرو را بیش از 50 درصد کاهش داد و با قطعاتی بسیار ارزان تر از سیستم خنک کننده موجود داخل اتاق خودرو را خنک کرد.